Nel panorama in continua evoluzione della produzione di ingranaggi, la scelta degli utensili e del metodo di lavorazione più efficiente e accurato è di primaria importanza. Le esigenze nella produzione di trasmissioni aumentano molto rapidamente: le trasmissioni moderne stanno diventando più piccole ma, essendo dotate di un numero maggiore di marce, è anche richiesta una maggiore quantità di ruote e componenti dentati. Di conseguenza, la produzione dei componenti deve essere molto precisa ed efficiente, con processi dai volumi sempre maggiori e con un'elevata flessibilità.
La lavorazione degli ingranaggi avviene durante la fase "materiale prima del trattamento di tempra", dove la sfida è spesso quella di ottenere tolleranze dimensionali strette. Un'attenta preparazione del pezzo prima del trattamento termico facilita notevolmente l'operazione di tornitura, seguita dalla lavorazione degli ingranaggi.
Metodi di lavorazione e processi tecnologici
Il processo di lavorazione degli ingranaggi è destinato a cambiare notevolmente per effetto della mobilità elettrica, del nuovo design delle trasmissioni e della necessità di essere, nel contempo, flessibile e produttivo. L'attenzione si sposterà dalle tradizionali macchine utensili per la lavorazione degli ingranaggi alla lavorazione multi-task di ingranaggi e componenti scanalati. L'attività di lavorazione degli ingranaggi è in fase di trasformazione con l'avvento di nuove tecnologie di taglio.
In base alle specifiche del progetto, si possono identificare diverse tecniche chiave:
- Dentatura con creatore: La dentatura con creatore è un processo di lavorazione degli ingranaggi in cui i denti vengono creati attraverso una serie di passate con un utensile elicoidale. Creatore e semilavorato vengono ruotati continuamente fino al taglio di tutti i denti. Tutti i denti asportano trucioli diversi. La durata utensile è limitata dalle passate più pesanti e dai trucioli più spessi. Per valutare lo spessore del truciolo, calcolare lo spessore massimo (hex) per determinare la velocità di avanzamento assiale.
- Power skiving: Il power skiving è un processo di taglio continuo molto più veloce della formatura e più flessibile della brocciatura. Anche se il concetto alla base del power skiving esiste già da più di un secolo, è da poco che è possibile sfruttarne appieno tutte le potenzialità, grazie ai rapidi progressi tecnologici che hanno permesso di costruire macchine più rigide e robuste e mandrini sincronizzati. Il power skiving può essere utilizzato per ingranaggi e scanalati sia interni che esterni ma i vantaggi più rilevanti in termini di produttività si hanno nel caso della lavorazione interna. Questo metodo offre risultati particolarmente interessanti nella produzione in serie, in cui è fondamentale ridurre i tempi di lavorazione.
- Dentatura con fresa a disco: La dentatura con fresa a disco è un processo in cui viene tagliato un solo vano interdentale alla volta. Questo metodo può essere utilizzato facilmente su centri di lavoro, macchine multi-task e centri di tornitura, permettendo di lavorare componenti completi con un unico setup. In questo modo, è possibile realizzare i componenti scanalati sulle macchine già presenti in officina, anziché ricorrere a macchine per dentatura con creatore o esternalizzare il lavoro.
- Gear shaving (rasatura): Gear shaving takes place before the hardening process and is a cost-effective process. Questo processo permette di rifinire la ruota dentata con un'elevata efficienza prima del trattamento termico finale.
L'arte nascosta della lavorazione degli ingranaggi | POWER SKIVING
Classificazione e standard di tolleranza
Gli ingranaggi sono generalmente classificati in base a uno standard che specifica i requisiti di tolleranza della ruota dentata dopo la lavorazione. Lo standard più comune per la classificazione degli ingranaggi cilindrici è DIN 3962, in cui i vari parametri degli ingranaggi vengono misurati e classificati su scala 1-12. Generalmente, il profilo dell'utensile deve essere realizzato su misura in base al tipo di ruota dentata. Cambiando il programma CNC anziché l'utensile, è possibile usare un solo set di utensili per diversi profili di ingranaggio.
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Flusso di lavoro su piattaforme integrate
La combinazione di diversi processi ad asportazione di truciolo su una sola macchina e in un'unica fase di serraggio offre un enorme potenziale di risparmio in termini di tempi di lavorazione. Per la lavorazione di ruote dentate vengono utilizzate spesso le macchine della piattaforma VL di EMAG. Quattro operazioni centrali vengono eseguite in sequenza secondo la seguente tabella strutturata:
| Fase Operativa | Descrizione del Processo | Macchinario Utilizzato |
|---|---|---|
| OP 10 | Tornitura del primo lato della ruota dentata | Piattaforma VL 2 |
| OP 20 | Tornitura del secondo lato | Piattaforma VL 2 |
| OP 30 | Processo di dentatura tramite fresa a creatore | VLC 200 H |
| OP 40 | Smussatura finale del componente | VLC 100 C |
La realizzazione di precisione di pignoni conici per il differenziale comporta dei requisiti elevati per quanto riguarda i centri di tornitura CNC e l'automazione del sistema di produzione. Con i centri di tornitura pick-up verticali della serie VL e la dentatrice a creatore verticale VL 4 H, si offrono sistemi di produzione ideali per la lavorazione completa di pignoni per catene e ruote dentate.
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